用于开关装置的温度感测系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于开关装置的温度感测系统。温度感测系统包括：感测装置，其配置成感测开关装置的温度；和信号转换器，其配置成通过频率可变方法输出频率基于跨越感测装置的电压的数字信号，该频率可变方法当电流在温度传感器中流动时接收作为温度感测值的跨越感测装置的电压，以将模拟信号电平转换成数字信号频率。隔离器配置成与信号转换器的输出端子连接，以隔离并发送从信号转换器输出的数字信号。系统也包括控制器，控制器配置成由经由隔离器发送的数字信号的频率来识别温度。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于开关装置的温度感测系统，并且更具体地，涉及温度感测系统，其能够通过使用安装在作为开关装置的IGBT中的二极管，利用二极管型IGBT温度感测来有效解决用于在相当高电压侧的IGBT模块与低电压侧的控制器之间的传输隔离的信号处理问题并增加温度感测的精度。
技术介绍
一般而言，环保型车辆，如电动车、混合动力车以及燃料电池车配备有电动机系统，其包括用于驱动车辆的驱动电动机和用于将来自相当高电压电源的直流(DC)电压转变成交流(AC)电压以驱动电动机的逆变器。在这种结构中，驱动电动机由经由电缆从逆变器传送的3相电流来驱动，并且逆变器配置成随着控制器的脉冲宽度调制(PWM)信号切换开关装置，以将来自相当高电压电源的DC电压转换成AC电压。在常规逆变器中用作功率模块的开关装置包括绝缘栅双极晶体管(在下文，称为“IGBT”)，其可以配置成即使当使用相当大功率时也能执行高速开关操作。在环保型车辆中，上述逆变器以及诸如已在车辆内各种电路中使用的直流-直流(DC-DC)转换器的电力转换设备利用IGBT作为功率开关装置。同时，由于在切换操作期间传递或切断的电流容量很大，所以由于在操作期间经历过热或过电流，IGBT模块会损坏。因此，配置成测量温度并且可以防止IGBT模块由于过热、过电流等而损坏的温度传感器可以设置在IGBT模块内，并且具体地，可以设置在IGBT模块的直接覆铜(DBC)上。对于常规的温度传感器，诸如负温度系数(NTC)热敏电阻已被使用，其中电阻基于温度而连续变化。NTC热敏电阻可以配置成使用基于温度而改变的电阻值来执行温度感测。例如，温度可以通过在作为温度传感器的NTC热敏电阻与另一个电阻之间测量的电压差值来预测。然而，当使用NTC热敏电阻时，如图1中所示，IGBT模块的温度可以被感测到并绘制为非线性曲线，并因此在需要精度的相当高温时，分辨率降低。因此，温度的精确感测会较为困难。NTC热敏电阻不直接感测IGBT装置的温度，而是，使用NTC热敏电阻安装在DBC上的间接感测方法，因此温度的精确测量会较为困难。其上设置有温度传感器的DBC的温度大致地与接触DBC底面的冷却器(具有设置在其中的冷却水循环路径的一类散热器)的温度相同，由此，产热的半导体芯片的结温无法准确测量，因此在IGBT模块内的电信号交换操作也无法准确测量。换言之，对于测量产生热的半导体芯片的结温的温度传感器，需要监测在接触DBC的冷却器内的冷却水的温度，这可能导致半导体芯片的不准确的结温测量。为保护半导体芯片的结温，结温的计算是可取的。然而，在使用热模型来估计结温时，计算误差可能相当大，并且该模型的结构已经被证明是较难的。当计算出半导体芯片的结温时，所计算出的结温可以通过热模型和在正常驱动逆变器期间的热值估计来拟合结温的预测。然而，通过由逆变器调整驱动电动机的扭矩而用于防止车辆在上坡路向下倒退的坡道保持模式中，半导体芯片的结温估计可能较难，并且当逆变器的可变切换相当大量时在各个样本频率处发生错误，使得用于包括半导体芯片的IGBT模块的过热保护操作不能准确执行。代入到用于保护在电流传感器故障期间的过热和过电流的逻辑中的温度估计可能不准确，因此，过热保护可能无法正确适当地执行。因此，在驱动环保型车辆时IGBT模块会损坏，导致车辆的不安全行驶。已经开发出用于在半导体芯片中嵌入温度传感器的方法，而不是在DBC基板上布置温度传感器的方法。换言之，模块的温度可以被直接感测，并且半导体结温可以通过在IGBT半导体装置中安装二极管(其可以解决NTC热敏电阻的非线性特性)而更精确地测量。然而，准确的温度感测可以通过安装在其中的二极管来执行，但仍然需要将IGBT(其为相当高电压侧)与控制元件(其为低电压侧)进行电隔离，使用用于t安全的感测信号来识别温度，从而改进在信号处理方面的传输隔离。在此
技术介绍
部分中公开的上述信息仅为增强对本专利技术背景的理解，因此其可能包含不形成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供用于开关装置的温度感测系统，其可以包括：感测装置，其配置成感测开关装置的温度；信号转换器，其配置成通过频率可变方法(frequencyvariablemethod)输出具有基于跨越温度传感器的电压的频率的数字信号，以将模拟信号的电平转换成数字信号的频率，频率可变方法当电流在感测装置中流动时接收作为温度感测值的跨越感测装置的电压；隔离器，其配置成与信号转换器的输出端子连接，以隔离并发送从信号转换器输出的数字信号；以及控制器，其配置成由经由隔离器发送的数字信号的频率来识别温度。开关装置可以包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)，并且感测装置可以包括二极管。信号转换器可以包括压控振荡器(VCO)，其具有输出信号频率基于输入电压而改变的操作特性。隔离器可以是在信号转换器的输出端子与控制器的输入端子之间布置的光电耦合器，以将从信号转换器输出的数字信号隔离，并且将所隔离的数字信号发送给控制器。供电单元可以配置成将电流施加到感测装置并且将电力供给到信号转换器，并且可以包括配置成使电力平滑并将电力输出到输出端子的调节器以更稳定地将电力供给到二极管和VCO。此外，调节器可以是连接以将平滑的电力供给到二极管和VCO的低压降输出(LDO)装置。此外，供电单元可以包括配置成将来自电池的DC电压转换并输出为二极管和VCO中所需的不同DC电压电平的DC-DC转换器。因此，根据本专利技术示例性实施方式的温度感测系统可以具有以下效果。首先，可以通过将压控振荡器配置成接收跨越二极管的电压(其是温度感测模拟信号)以输出数字信号，从而保持由在IGBT中安装的二极管的方法提供的更准确的温度感测。数字信号可以是基于输入电压的频率可变PWM信号(通过频率变化，将模拟信号的电平转换成数字信号的频率)。此外，可以经由隔离器装置将频率可变PWM信号传输到控制器。此外，通过使用更准确的感测值，可以防止模块由于过热而损坏，并且通过准确的温度测量，可以保护IGBT免受过热，并且也可以使用IGBT的最大输出。通过在IGBT模块(其为用于信号传输的高电压侧)与控制器(微机)(其为用于信号传输的低压侧)之间的隔离连接，可以保护控制器，并且可以通过提供用于数字信号的传输隔离的隔离器装置(诸如光电耦合器)，可以保护作为低电压侧的控制器(微机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关装置的温度感测系统，包括：温度传感器，其配置成感测所述开关装置的温度；信号转换器，其配置成通过频率可变方法输出具有基于跨越所述温度传感器的电压的频率的数字信号，在所述频率可变方法中，当电流在所述温度传感器中流动时接收与所感测的温度值对应的跨越所述温度传感器的电压，以将模拟信号的电平转换成所述数字信号的频率；隔离器，其配置成与所述信号转换器的输出端子电连接，以隔离并发送从所述信号转换器输出的所述数字信号；以及控制器，其配置成根据经由所述隔离器发送的所述数字信号的频率来识别温度。

【技术特征摘要】
2014.09.22 KR 10-2014-01257021.一种用于开关装置的温度感测系统，包括：
温度传感器，其配置成感测所述开关装置的温度；
信号转换器，其配置成通过频率可变方法输出具有基于跨越所述
温度传感器的电压的频率的数字信号，在所述频率可变方法中，当电
流在所述温度传感器中流动时接收与所感测的温度值对应的跨越所述
温度传感器的电压，以将模拟信号的电平转换成所述数字信号的频率；
隔离器，其配置成与所述信号转换器的输出端子电连接，以隔离
并发送从所述信号转换器输出的所述数字信号；以及
控制器，其配置成根据经由所述隔离器发送的所述数字信号的频
率来识别温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述开关装置是绝缘栅双
极晶体管(IGBT)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述温度传感器包括二极
管。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述信号转换器包括具有
输出信号的频率基于输入电压而改变的操作特性的压控振荡器
(VCO)。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述隔离器包括在所述信
号转换器的所述输出端子与所述控制器的输入端子之间设置的光电耦
合器，以隔离从所述信号转换器输出的所述数字信号，并向所述控制
器发送所隔离的数字信号。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括：
供电单元，其配置成向所述温度传感器施加电流并向所述信号转
换器供给电力，
所述供电单元包括配置成使电力平滑并输出到输出端子以更稳定

\t地向二极管和VCO供给电力的调节器。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述调节器包括配置成向
所述二极管和所述VCO施加已平滑的电力的低压降输出(LDO)装置。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述供电单元包括配置成
将来自电池的第一DC电压转换为第二DC电压并输出的直流-直流
(DC-DC)转换器，第二DC电平是所述二极管和所述VCO中所需的
电压。
9.一种非暂时性计算机可读介质，其包含由用于温度感测系统的
处理器所执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：
操作配置成感测开关装置的温度的温度传感器的程序指令；
操作所述温度传感器以感测所述开关装置的温度的程序指令；
操作信号转换器以通过频率可变方法输出具有基于跨越所述温度
传感器的电压的频率的数字信号的程序指令，在所述频率可变方法中，
当电流在所述温度传感器中流动时接收与所感测的温度值对应的跨越
所述温度传感器的电压以将模拟信号的电平转换成所述数字信号的频
率；
操作与所述信号转换器的输出端子电连接的隔离器以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑冈鎬，李基宗，郑智慧，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR